LABORATORIO NRO.5

Circuitos sumadores y decodificadores

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN:

• Implementación de circuitos de aritmética binaria usando C.I.: Sumadores y Restadores.

• Implementación de circuitos decodificadores y displays de 7 segmentos.

• Utilizar un SIMULADOR para comprobar el comportamiento de los mismos.

2. MARCO TEÓRICO:

El sistema numérico binario (en base dos) tiene dos valores posibles (normalmente representados como 1 y 0) por cada valor posicional. En contraste al sistema numérico decimal (en base diez) que tiene diez valores posibles (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8, o 9) por cada valor posicional. Para evitar la confusión cuando utilices diferentes sistemas numéricos, escribe la base de cada número como un subíndice del mismo. Por ejemplo, el número binario 10011100 se puede especificar como en "base dos" escribiéndolo como 10011100₂. El número decimal 156, puedes escribirse como 156₁₀ y leerse como "ciento cincuenta y seis en base diez". Debido a que el sistema numérico binario es el lenguaje interno de las computadoras, los programadores deben saber cómo convertir de binario a decimal. Por lo general, convertir de forma inversa, es decir de decimal a binario es más difícil de aprender.

2.    Suma de números binarios

Tabla de sumar de números binarios.

Suma consecutiva de números binarios de 1 en 1 hasta completar 10.

Suma de dos números binarios

·         Primer paso

De la misma forma que hacemos cuando sumamos números del sistema decimal, esta operación matemática la comenzamos a realizar de derecha a izquierda, comenzando por los últimos dígitos de ambos sumandos, como en el siguiente ejemplo:

En la tabla de suma de números binarios podemos comprobar que 0 + 0 = 0.

·         Segundo paso

Se suman los siguientes dígitos 1 + 1 = 10 (según la tabla), se escribe el “0” y se acarrea o lleva un “1”. Por tanto, el “0” correspondiente a tercera posición de izquierda a derecha del primer sumando, adquiere ahora el valor “1”.

·         Tercer paso

Al haber tomado el “0” de la tercera posición el valor “1”, tendremos que sumar 1 + 1 = 10. De nuevo acarreamos o llevamos un “1”, que tendremos que pasar a la cuarta posición del sumando.

·         Cuarto paso

El valor “1” que toma el dígito “0” de la cuarta posición lo sumamos al dígito “0” del sumando de abajo. De acuerdo con la tabla tenemos que 1+ 0 = 1.

3.    Sumador completo de 4 bits

La siguiente descripción de un sumador binario de 4 bits ilustra el uso de los operadores de concatenación para formar vectores a partir de bits. El símbolo & sirve para formar los vectores.

 La entidad del sumador define todas las entradas y salidas como señales de un solo bit. En la arquitectura los bits de las entradas se agrupan y luego se suman para guardar el resultado en la señal Z.

B) Tareas realizadas en el laboratorio.

En el laboratorio se hizo la suma de números binarios a y b de 4 bits, como se muestra en la figura.

Acarreo Cin	Sumando A	Sumando B	Acarreo Cout	Sumatoria  ∑
0	0001	0010	0	0011
0	0010	0011	0	0101
0	0011	0100	0	0111
0	0100	0101	0	1001
1	0101	0111	0	1101
1	0111	1000	1	0000
1	1000	1001	1	0010

Por ejemplo, si sumamos a y b de la primera columna del cuadro son sale 0011 el resultado en el display (se da en base decimal), que sería el número tres.

Se hizo la simulación del número 0 al 9 en proteus.

Simulación en Proteus:

Simulación en Físico con el programa Lucas Nulle:

Una vez realizado la simulación en proteus, se procedió a ejecutarlo en físico con el programa Lucas Nulle, como se puede ver en la imagen. 

Resultado de la suma (programa de Lucas Nulle con acarreo cero) 1+1=2

PREGUNTAS DEL LABORATORIO

¿Qué sucede si la SUMATORIA es superior a 9?, ¿qué número se muestra en el DISPLAY y por qué?

El display muestra los números en el sistema hexadecimal, en la cual los números del 10 al 15 se representa con letras.

En el CI 7448, ¿para qué se utilizan los pines BI/RBO, RBI y LT?

·         El pin LT se utiliza para cambiar a nivel bajo todas las salidas desde “a” hasta “g” con lo que todos los segmentos del display encenderían.

·         El ping RBI se utiliza para apagar los ceros ala izquierda en sistemas de más de una cifra.

·         El ping BI/RBO se utiliza para apagar los ceros ala izquierda en sistemas con más de un display, se usa en conjunción con la entrada RBI.

En el bloque del entrenador denominado HEX 7 SEGMENT DISPLAY, ¿para qué sirven las entradas LE, RBI y la salida RBO?

Se observó que le pin correspondiente a LE, tenía que estar conectado a tierra, ya que de lo contrario se congelaría el número mostrado en el display, es decir, no hubiera variado al cambiar el estado de las entradas.

La función del RBI a nivel bajo (0V) es apagar el display, siempre que LT esté a nivel alto (5V) y todas las entradas A, B, C y D estén a nivel bajo (0V).

La función BI/RBO a nivel bajo (0V) es apagar el display, independientemente de las demás entradas. Actúa también como salida indicadora de apagado del display RBO.

C) Video explicativo

4. OBSERVACIONES:

• Es importante reconocer el orden de los bits en el proteus, es decir, cual es el A0, A1, A2, A3, para de esa manera colocar los estados lógicos correctamente.

• El acarreo de entrada es 0 cuando esta conectado a tierra, se coloca en los dos primeros sumandos de la suma lógica, y el acarreo de salida es 1 cuando no está conectado a tierra el quinto bit del resultado de la suma.

• Existen dos tipos de visualizadores LED, el de ánodo común y el de cátodo común.

• El 74ls148 es un codificador que tiene 8 líneas de entrada y tres de salida. La principal aplicación es la obtención de un código binario a partir de las líneas procedentes de un teclado.

5. CONCLUSIONES

• Se concluye que es importante conocer cómo se realiza las operaciones básicas en sistema binario, y de cómo se transforma un número en sistema decimal a binario y viceversa.

• Concluimos que en el presente laboratorio se aprendió el correcto uso del decodificador 7448, el cual trabaja con un display cátodo común de 7 segmentos, en el caso de que el display hubiera sido ánodo común, se hubiera usado el decodificador 7447.

• Se concluye que el circuito implementado con el sumador y decodificador, puede ser reemplazado también con puertas lógicas simples, habiendo un total de 8 ecuaciones lógicas de salida.

• En conclusión, el display es un componente que es utilizado para representar números y algunas letras, este se encuentra compuesto por siete u ocho leds.

• Se concluye que el sumador y decodificador son de gran utilidad y de gran importancia ya que en la actualidad de ellos deriva el funcionamiento de muchos aparatos electrónicos cuando se trata de señales digitales.

6. FOTO GRUPAL: